klausur

Question 1

Nenne alle SI Einheiten

Answer 1

m, kg, s, A, Kelvin, mol, cd (Lichtstärke)

Question 2

2 Grundlegende Bauasteine mit der allein jede logische Funktion realisierbar ist

Answer 2

NAND und NOR

Question 3

Erkläre den Asynchronmotor

Answer 3

!> Elektrisches Drehfeld und mechanische Drehzahl nicht synchron
> Rotor (auch Läufer) läuft dem Drehfeld des Stators nach
> passiver Läufer, der kurzgeschlossen wird

VT: das Fehlen von Kommutator und Bürsten (im gegensatz zu anderen Elektromotoren)

NT: es werden Oberschwingungen kreiert, die auf das Netz zurückwirken

!> Charakterisierende Größen:
 Frequenz des Drehfeldes f
 Polpaarzahl p

Question 4

Wie kann bei einem Asynchronmotor der der hohe Anfahrstrom gemindert werden?

Answer 4

durch einen vorgeschalteten Anlasswiderstand

Question 5

was bedeutet CMOS

Answer 5

Complementary Metal Oxide Semi Conductor

Question 6

Aus was betseht ganz grob ein binärer Soll-Istwert-Vergleicher?

Answer 6

4 Parallel ineinander geschaltete XNOR

Question 7

Aufgaben der SPS beim Einsatz in Werkzeugmaschinen

-> nur auflisten

Answer 7

> Benutzerschnittstelle zur Maschinenbedienung (Aufgabenteilung mit NC)
> Steuerung der Funktionseinheiten 
> Überwachung und Diagnose 
> Datenaustausch mit anderen Steuerungen
> Spezielle Aufgaben

Question 8

SPS-Zyklus

Answer 8

1) Alle Einträge lesen (zeitgleich)
2) Eingangsabbild (Prozessabbild) im SPS-Programm verarbeiten
3) Ausgänge synchron am Ende des Zyklus schreiben

Question 9

Spline-Interpolation

–> Was ist das Problem und wie wird es mithilfe der Spline-Interpolation gelöst?

Answer 9

N+1 Stützstellen benötigen Polynom n-ter Ordnung.

Problem:
Polynome höherer Ordnung neigen zu Oszillation insbes. bei äquidistanten Stützstellen.

Ausweg:
> Stückweise Zusammensetzung aus einzelnen Polynomen
> Übergangsbedingungen schaffen zweimal stetige Differenzierbarkeit

Question 10

Spline-Interpolation

–> Woher kommt Begriff “Spline”

(nicht so wichtige Karte)

Answer 10

> Schiffbau: langes dünnes Lineal biegt sich wie kubischer Spline
Kurve geringer Krümmung (Minimierung der Biegeenergie)

Question 11

Spline-Interpolation

–> Wie werden Splines realisiert?

(nicht so wichtige Karte)

Answer 11

> kubische Splines
Bezier-Splines
Akima-Splines

Question 12

Anforderungen an Servoantriebe für Werkzeugmaschinen

–> Im stationären Betrieb

Answer 12

((( Moment an der Motorwelle: bis ca. 40 Nm
 Großer Stellbereich von bis hin zu 10 … 12 m/s (Eilgang)
 Zustellung kleinster Winkelinkremente:
—> ca. 1 µm beim Drehen oder Fräsen
—> ca. 0,1 µm beim Schleifen)))

 Hohe statische Drehzahlsteifigkeit
 Konstante Geschwindigkeitsverlauf auch bei kleinsten
Vorschubgeschwindigkeiten (d.h. keine Welligkeit / Rippel)

Question 13

Anforderungen an Servoantriebe für Werkzeugmaschinen

–> Im dynamischen Betrieb

Answer 13

((( Beschleunigungsmoment MB = 20 … 200 Nm
 Kurzzeitige Belastung mit bis 4-fachem Dauerdrehmoment)))
 Gute Störunterdrückung

Question 14

Bauformen von elektrischen Servomotoren

+ jeweils 3 Vorteile

Answer 14

> konventionelle Bauart

> Stabläufer:
 Robuster Motor
 Geringes Massenträgheitsmoment
 Hohe Drehzahlen

> Langsamläufer:
 Große Stromüberlastbarkeit
 Hohes Dauerdrehmoment
 Für Direktantriebe geeignet

> Scheibenläufer:
 Hohes Antriebsmoment im
Verhältnis zu Gewicht
 Großer Drehzahlbereich
 Große Positioniergenauigkeit

> Hohlläufer:
 Extrem hoher Wirkungsgrad
 Geringes Massenträgheitsmoment
 Hohe Drehzahlen

Question 15

Welche gängige Arten von Gleichstrommaschinen gibt es?

Answer 15

> Permanenterregte GM

> Elektrisch erregte GM

• fremderregte GM
• Reihenschluss GM

Question 16

Paar Stichpunkte/Schlagwörter zu Permanenterregte Gleichstrommotoren

Answer 16

 Energieeffizienz
 Kleinerer Drehzahlbereich
 Kosten der Permanentmagnete

Question 17

Paar Stichpunkte/Schlagwörter zu fremderregte Gleichstrommotoren

Answer 17

 Feldschwächung möglich

 Verschiedene Kennfelder durch getrennte Regelbarkeit von Erreger- / Ankerwicklung möglich

Question 18

Paar Stichpunkte/Schlagwörter zu Reihenschluss Gleichstrommotoren

Answer 18

 Universalmotor (Gleichund Wechselspannung)
 Großes Anlaufmoment
 Drehmoment stark drehzahlabhängig
 Nicht ohne Last betreiben

Question 19

Drehstrommotor Funktionsweise

Answer 19

 Die Drehstromwicklung besteht aus drei Phasen
 Die Phasen sind jeweils um 120° zeitlich und räumlich gegeneinander verschoben
 Dadurch entsteht ein am Stator umlaufendes Feld

–> rote, grüne, blaue Sinuslinien sind die Spulenströme im Ständer des Drehstrommotors

Question 20

Synchronmaschine

Answer 20

 Bewegung synchron zur anliegenden Wechselspannung

 Drehzahl über Polpaarzahl mit Netzfrequenz verknüpft
-> Drehzahlvariabilität über Erregungsfrequenz

 Kein Schlupf, aber Nacheilen des Rotors

• Nacheilen nimmt mit steigendem Lastmoment zu
• Lastmoment größer Kippmoment: Läufer bleibt stehen

 Elektronische Kommutierung

 Schwieriger Selbstanlauf

• Anlauf als Asynchronmaschine
• Nutzung von Frequenzumrichtern

Question 21

2 Arten von Synchronmaschine + je 3 Vorteile/Fakten

Answer 21

Permanenterregter Synchronmotor:
 Permanentmagnete auf dem Rotor
 Kein Magnetisierungsblindstrom erforderlich verglichen mit ASM
 Hoher Wirkungsgrad

Fremderregter Synchronmotor:
 Feldspulen auf dem Rotor
 Stromzufuhr über Schleifringe
 Bessere Regelbarkeit

Question 22

Asynchronmaschine (ASM)

• > Grundlegendes Merkmal
• > charakterisierende Größen

Answer 22

Elektrisches Drehfeld und mechanische Drehzahl nicht synchron

Charakterisierende Größen:
 Frequenz des Drehfeldes f
 Polpaarzahl p

Question 23

Schrittmotoren 3 Arten

Answer 23

 Reluktanz-Schrittmotor
-> Rotor aus weichmagnetischem Material

 Permanenterregter Schrittmotor

 Hybrid-Schrittmotor
- Kleine Schrittwinkel
- Großes Drehmoment
- Rotor besteht aus Permanentmagnet zwischen weichmagnetischen
Zahnscheiben (um halben Zahn versetzt)

Question 24

was ist die Polpaarzahl?

Answer 24

Die Polpaarzahl (Formelzeichen: p) ist die Anzahl der Paare von magnetischen Polen innerhalb von rotierenden elektrischen Maschinen

Question 25

Aufgaben der SPS beim Einsatz in Werkzeugmaschinen -> detailliert

Answer 25

> Benutzerschnittstelle zur Maschinenbedienung (Aufgabenteilung mit NC): • Eingabeelemente (Taster, Schalter, ...) • Anzeigeelemente (Lampen, Textanzeigen, ...) • … > Steuerung der Funktionseinheiten • logische Verknüpfungen • Verriegelungen • Funktionsabläufe > Überwachung und Diagnose • Zeitüberwachung • Plausibilitätsüberwachung • Fehleranzeige (textuell oder graphisch) > Datenaustausch mit anderen Steuerungen • Kopplung zur NC • Kommunikation mit dem Leitrechner oder anderen SPS-Systemen > Spezielle Aufgaben • Werkzeugverwaltung • Betriebsdatenerfassung

Question 26

Was ist ein Paritätsbit?

Answer 26

Das Paritätsbit einer Folge von Bits dient als Ergänzungsbit, um die Anzahl der mit 1 belegten Bits (inklusive Paritätsbit) der Folge als gerade oder ungerade zu ergänzen.